(57)【要約】本発明は、乗物用アルミニウム合金、本発明に係るアルミニウム合金から製造されるアルミニウム合金ストリップ、及び本発明に係るアルミニウム合金ストリップから製造される自動車のシート金属体部品に関する。製造されたストリップが適度な強度を有し、Ｔ４条件からの低い硬化傾向しか示さず、歩行者衝突保護の領域における使用が可能であるように、従来の方法ステップを用いてストリップに加工することができる乗物用アルミニウム合金を提供する目的は、アルミニウム合金が重量％単位で以下の合金成分を含むことで達成される。  ０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．５５重量％、  ０．１５重量％≦Ｆｅ≦０．２５重量％、                  Ｃｕ≦０．０６重量％、  ０．１５重量％≦Ｍｎ≦０．４重量％、  ０．３３重量％≦Ｍｇ≦０．４重量％、                  Ｃｒ≦０．０３重量％、  ０．０１重量％≦Ｔｉ≦０．１０重量％、  残りは、Ａｌ及び個々に最大０．０５重量％、合計で最大０．１５重量％の不可避不純物である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％単位で以下の合金成分、すなわち、
０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．５５重量％、
０．１５重量％≦Ｆｅ≦０．２５重量％、
Ｃｕ≦０．０６重量％、
０．１５重量％≦Ｍｎ≦０．４０重量％、
０．３３重量％≦Ｍｇ≦０．４０重量％、
Ｃｒ≦０．０３重量％、
０．００５重量％≦Ｔｉ≦０．１０重量％、
を含み、
残りがＡｌ及び個々に最大０．０５重量％、合計で最大０．１５重量％の不可避不純物である、
乗物用アルミニウム合金を有するアルミニウム合金ストリップ。
【請求項２】
前記アルミニウム合金のＭｎ含有量が重量％単位で０．２５重量％≦Ｍｎ≦０．３５重量％であることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム合金ストリップ。
【請求項３】
前記アルミニウム合金のＣｕ含有量が重量％単位でＣｕ＜０．０５重量％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金ストリップ。
【請求項４】
前記アルミニウム合金のＳｉ含有量が重量％単位で０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．４８重量％であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップ。
【請求項５】
前記アルミニウム合金のＭｇ含有量が重量％単位で０．３５重量％≦Ｍｇ＜０．４０重量％であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップ。
【請求項６】
前記アルミニウム合金ストリップが、Ｔ４条件において、圧延方向に対して横方向に測定された５５ＭＰａ〜７０ＭＰａの降伏強度及び１３０ＭＰａ〜１６０ＭＰａの引張強さを有することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップ。
【請求項７】
前記アルミニウム合金ストリップが、Ｔ６ｘ条件において、５３０℃で５分間の溶体化焼鈍、それに続く室温への急冷、室温で７日間の自然時効、２０５℃で３０分間の加熱、及び８０℃で５００時間の加熱の後に圧延方向に対して横方向に測定された１００ＭＰａ未満の降伏強度を有することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップを製造する方法であって、圧延インゴット又は鋳造ストリップを鋳造する方法ステップ、前記圧延インゴットを均質化する方法ステップ、前記圧延インゴット又は鋳造ストリップを熱間圧延する方法ステップ、及び場合によっては、中間焼鈍を伴って、又は伴わずに、最終厚さに冷間圧延する方法ステップを含む、方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のアルミニウム合金ストリップから製造される自動車のシート金属体部品。
【請求項１０】
前記シート金属体部品が、歩行者衝突保護のために提供される自動車のシート金属として構成されることを特徴とする、請求項９に記載のシート金属体部品。
【請求項１１】
前記シート金属体部品がウイング（１１）の一部、エンジンボンネット（１０）の一部、屋根枠若しくは乗物の屋根（１２）又は後部ドア（１３）として構成されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のシート金属体部品。
【請求項１２】
重量％単位の以下の合金成分、すなわち、
０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．５５重量％、
０．１５重量％≦Ｆｅ≦０．２５重量％、
Ｃｕ≦０．０６重量％、
０．２０重量％≦Ｍｎ≦０．４０重量％、
０．３３重量％≦Ｍｇ≦０．４０重量％、
Ｃｒ≦０．０３重量％、
０．００５重量％≦Ｔｉ≦０．１０重量％、
を含む乗物用アルミニウム合金。
【請求項１３】
前記アルミニウム合金のＭｎ含有量が重量％単位で０．２５重量％≦Ｍｎ≦０．３５重量％であることを特徴とする、請求項１２に記載のアルミニウム合金。
【請求項１４】
前記アルミニウム合金のＣｕ含有量が重量％単位でＣｕ＜０．０５重量％であることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のアルミニウム合金。
【請求項１５】
前記アルミニウム合金のＳｉ含有量が重量％単位で０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．４８重量％であり、及び／又はＭｇ含有量が重量％単位で０．３５重量％≦Ｍｇ＜０．４０重量％であることを特徴とする、請求項１２〜１４の何れか一項に記載のアルミニウム合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗物用アルミニウム合金、アルミニウム合金から製造されるアルミニウム合金ストリップ、及び本発明に係るアルミニウム合金ストリップから製造される自動車のシート金属体部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＡ６ｘｘｘ型のアルミニウム合金は、良好な成形性と熱処理後の硬化によるその強度増加能力とのその有利な組合せのために自動車工学において使用される。硬化によって特に高い降伏強度を得ることができるＡＡ６ｘｘｘアルミニウム合金からなる一般に使用されるアルミニウム合金シート金属とは対照的に、歩行者衝突保護に関連するシート金属の場合、例えば塗装面のために熱処理後に、最低限の硬化を行う必要がある。一方、歩行者衝突保護用シート金属は、十分なエネルギー吸収能力を有し、衝撃エネルギーを目的通りに変形エネルギーに変換しなければならず、そのために適度な降伏強度を持たなければならない。他方、歩行者衝突保護に関連するシート金属の性質は、経時的に変化すべきではなく、又は経時変化がほんの無視し得る程度であるべきである。硬化特性が特定の製造方法によって低下する、ＡＡ６ｘｘｘ型のより高合金化されたアルミニウム合金に加えて、Ｍｇ及び／又はＳｉ含有量の極めて少ないＡＡ６ｘｘｘ型のアルミニウム合金をこの目標の達成のために使用することもできる。しかし、より高合金化されたアルミニウム合金の場合、製造方法、及びここでは特に溶体化焼鈍条件の制御が、極めて複雑であり、高価である。さらに、マグネシウム含有量が約０．２重量％と極めて低いアルミニウム合金は、極めて低い降伏強度及び引張強さしか示さない。したがって、それらは軟らかすぎて自動車に使用されない。第３の可能性は、軟質ＡＡ５ｘｘｘアルミニウム合金を使用することである。しかし、これらは、幾分か流れ模様がでやすく、目に見える車体領域には使用することができない。さらに、それらは、例えばＡＡ６ｘｘｘアルミニウム合金に基づく、均一な合金構想を妨げ、したがって再利用の理念をより困難にする。
【０００３】
特許文献１から、衝突の場合に塑性変形によって運動エネルギーの大部分を吸収することができ、したがって歩行者衝突保護に適した車体部品が公知である。特許文献１の提案するところによれば、固溶体に必要な元素マグネシウム及びシリコーンは、沈殿Ｍｇ２Ｓｉ及び／又はＳｉ粒子の形で存在して、人工時効を妨げ、したがって、これは、例えば塗装面の乾燥による、更なる熱処理後に低い硬化効果しかもたらさない。沈殿状態を得るために、特許文献１は、鋳造インゴットの均質化焼鈍を行わず、より低温での部分的溶体化焼鈍、又はバッチ炉中のコイルにおける圧延シート金属の最終厚さでの部分的異質化焼鈍（独：partielle Heterogenisierungsgluehung，英：partial heterogenisation annealing）のみを行うことを提案している。これらの手段は、アルミニウム合金ストリップの製造中のコストを著しく高くするか、それらの加工性に悪影響を及ぼす。行われなかった均質化は、例えば、製造されたシート金属の品質に影響する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１  ５３３  ３９４（Ａ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これに基づいて、本発明は、製造されたストリップが適度な強度を有し、Ｔ４条件からの極めて低い硬化傾向しか示さず、歩行者衝突保護の領域における使用が可能であるように、従来の方法ステップを用いてストリップに加工することができる乗物用アルミニウム合金を提供する目的を有する。さらに、対応するアルミニウム合金ストリップ及び自動車用シート金属体部品を提案する。
【０００６】
第１の教示によれば、乗物用アルミニウム合金を含むアルミニウム合金ストリップの上記目的は、アルミニウム合金が重量％単位で以下の合金成分を含むことで達成される。
０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．５５重量％、
０．１５重量％≦Ｆｅ≦０．２５重量％、
Ｃｕ≦０．０６重量％、
０．１５重量％≦Ｍｎ≦０．４０重量％、
０．３３重量％≦Ｍｇ≦０．４０重量％、
Ｃｒ≦０．０３重量％、
０．００５重量％≦Ｔｉ≦０．１０重量％、
残りは、Ａｌ及び個々に最大０．０５重量％、合計で最大０．１５重量％の不可避不純物である。
【０００７】
本発明に係るアルミニウム合金ストリップは、自動車工学における適用分野に必要な少なくとも１３０ＭＰａの引張強さレベルに加えて、硬化が著しく弱められ、公知のＡＡ６ｘｘｘアルミニウム合金に比べて降伏強度ＲＰ０．２の増加が少ないことが見いだされた。特にアルミニウム合金ストリップを熱応力領域に適用する場合、本発明に係るアルミニウム合金ストリップは、類似の合金でできたアルミニウム合金ストリップよりも硬化傾向が著しく低い。アルミニウム合金のシリコーン及びマグネシウムの割合は、一般に、本発明に係るアルミニウム合金ストリップを構成するアルミニウム合金の硬化の原因である。シリコーンとマグネシウムの厳密に均衡が保たれた含有量、ここでは、シリコーン０．４０重量％〜０．５５重量％とマグネシウム０．３３重量％〜０．４０重量％は、一方で、本発明に係るアルミニウム合金ストリップの十分な強度レベルを確保する。他方、鉄含有量０．１５重量％〜０．２５重量％と組み合わされたマンガン含有量０．１５重量％〜０．４０重量％、好ましくは０．２重量％〜０．４重量％又は０．２０重量％〜０．３０重量％のために、過剰のシリコーンがＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ相の形成によって結合し、その結果、シリコーン含有粒子の沈殿による硬化に利用可能なシリコーンが減少する。その結果、本発明に係るアルミニウム合金ストリップのアルミニウム合金の硬化が減少し得る。好ましくは、シリコーン含有量は、硬化を抑制するために最大０．５０重量％に制限することもできる。銅は、一般に、アルミニウム合金の強度を増加させるために添加される。しかし、シリコーン、鉄、マンガン及びマグネシウムの均衡が保たれた含有量のために、これは、本発明によれば不要である。銅は、腐食性を損なう可能性もある。本発明に係るアルミニウム合金ストリップのアルミニウム合金は、したがって、ほぼ銅を含まず、最大０．０６重量％の銅を有する。銅は再利用の場合にはしばしば望ましくない不純物でもあるので、結果としてアルミニウム合金ストリップの耐食性が改善されるだけでなく、アルミニウム合金ストリップの再利用も容易になる。アルミニウム合金ストリップの成形性を改善するために、クロム含有量は最大０．０３重量％に制限され、チタン含有量は０．００５重量％〜０．１０重量％に制限される。チタンは、アルミニウム合金ストリップの鋳造中の微粒化を向上させ、したがって、本発明に係るアルミニウム合金ストリップを構成するアルミニウム合金中に少なくとも０．００５重量％含まれる。微粒化のために、最大０．１０重量％のチタンが一般に含まれる。最大０．０３重量％のチタンを使用すると、良好な微粒化の場合にチタン含有量を最小限にすることができる。合金組成物の狭い限定的な範囲においては、特に熱応力の場合に長期の硬化が少ないことによって特徴づけられる、本発明に係るアルミニウム合金ストリップを構成するアルミニウム合金の特別な硬化特性が示されることが見いだされた。したがって、本発明に係るアルミニウム合金ストリップは、硬化が少ないため、自動車工学において、その明確なエネルギー吸収能力のために歩行者衝突保護に使用されるシート金属に使用するのに極めて適している。
【０００８】
本発明によれば、第１の実施形態に係るアルミニウム合金ストリップは、マンガン含有量が０．２５重量％〜０．３５重量％である。このマンガン含有量は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ相を形成することによって過剰のシリコーンを結合させるのに更に多量のマンガンが利用可能であるので、本発明に係るアルミニウム合金ストリップを構成するアルミニウム合金の硬化を更に減少させることができる。同時に、マンガンの更なる制限は、Ｔ４条件における強度の増加を相殺する。
【０００９】
本発明に係るアルミニウム合金ストリップの腐食挙動は、更なる一実施形態によれば、銅含有量が０．０５重量％未満、好ましくは最大０．０１重量％に減少することで改善することができる。
【００１０】
本発明に係るアルミニウム合金ストリップの更なる一実施形態によれば、アルミニウム合金は０．４０重量％〜０．４８重量％のシリコーン含有量を有する。シリコーン含有量の上限のこの特定の減少は、沈殿に利用可能なシリコーン原子を減少させることによって、アルミニウム合金の硬化を更に減少させることができる。
【００１１】
本発明に係るアルミニウム合金ストリップの次の実施形態によれば、アルミニウム合金は０．３５重量％〜０．４０重量％のマグネシウム含有量を有する。このマグネシウム含有量によって、アルミニウム合金は、同じ硬化特性を持ちながら、より高いＭｇ含有量のために、わずかに高い引張強さ及び改善された成形性を有することができる。
【００１２】
アルミニウム合金ストリップの好ましい一実施形態によれば、それは、Ｔ４条件において、圧延方向に対して横方向に測定された、５５ＭＰａ〜７０ＭＰａの降伏強度Ｒｐ０．２、１３０ＭＰａ〜１６０ＭＰａの引張強さＲｍを有する。アルミニウム合金ストリップのこの実施形態の降伏強度値と引張強さ値の好ましい組合せによって、歩行者衝突保護に適した車体部品の製造に好ましく使用することができる。適度な強度増加のために、又は硬化の減少のために、対応するシート金属は、長期使用後でも、長期の熱応力でも、歩行者衝突保護に対して良好な性質を保持する。
【００１３】
本発明に係るアルミニウム合金ストリップの更なる一実施形態によれば、それは、Ｔ６ｘ条件において、圧延方向に対して横方向に測定された、１００ＭＰａ未満の降伏強度Ｒｐ０．２を有する。Ｔ６ｘ条件として、特に実際的な熱処理が本特許出願において指定される。これは、５３０℃で５分間の溶体化焼鈍、それに続く室温への急冷、室温で７日間の自然時効、２０５℃で３０分間の加熱、及び８０℃で５００時間の加熱を含む。Ｔ６ｘ条件を実現する第１の熱処理ステップは、Ｔ４条件、すなわち溶体化焼鈍、急冷及び自然時効からなる公知の一連の熱処理を実現するのに用いられる通常の条件に対応する。塗装及び塗料の乾燥（塗料焼付け）の場合にシート金属の熱処理をシミュレートすると想定される、３０分間の２０５℃への加熱が続く。続いて、高温における、例えばエンジンの近くで使用するときの、アルミニウム合金シート金属の連続使用を更なる熱処理によってシミュレートする。このために、シート金属を８０℃で５００時間加熱する。熱応力は、一般に、アルミニウム合金の硬化を促進する。しかし、本発明に係るアルミニウム合金ストリップは、高い熱応力にもかかわらず硬化が著しく少なく、１００ＭＰａ未満の降伏強度Ｒｐ０．２を与えることができる。
【００１４】
上記目的は、アルミニウム合金から本発明に係るアルミニウム合金ストリップを製造する方法によって、本発明の更なる教示に従って達成される。この方法は、圧延インゴットを鋳造するステップ、又は鋳造ストリップを鋳造するステップ、圧延インゴットを均質化するステップ、圧延インゴット又は鋳造ストリップを熱間圧延するステップ、及び場合によっては、中間焼鈍を伴って、又は伴わずに、最終厚さに冷間圧延するステップを含む。特許文献１の教示とは異なり、本発明に係る方法は、従来の方法ステップを含み、狭い範囲で指定されたアルミニウム合金のために、特に長期の熱応力の場合には、例えば自動車のボンネットの場合には、十分なレベルの引張強さと少ない硬化も確保する。本発明に係る方法を用いて、歩行者衝突保護用金属シートの製造のためのアルミニウム合金ストリップを高い費用効果で高品質で製造することができる。
【００１５】
圧延インゴットは、好ましくは、４５０℃〜５８０℃、好ましくは５００℃〜５７０℃の温度で１時間以上均質化される。熱間圧延は、好ましくは、２８０℃〜５５０℃の温度で行われる。ホットストリップ製造は、熱間圧延の最後にアルミニウム合金ストリップを急冷することによっても可能であり、ホットストリップ温度は最終熱間圧延パスで最大２３０℃に降温され、ストリップが続いて巻かれる。これらの熱間圧延方法によって、ホットストリップを経済的に製造することができる。場合によっては、ホットストリップを冷間圧延に供し、その場合、ホットストリップの出発厚さ及び得られるストリップの最終厚さに応じて、冷間圧延が中間焼鈍を伴って、又は伴わずに、行われる。好ましくは、厚さ０．８ｍｍ〜２．５ｍｍのシート金属体部品の製造用ストリップが、中間焼鈍を伴って、又は伴わずに、製造される。中間焼鈍は、２８０℃〜４３０℃の温度でバッチ炉中で少なくとも３０分間又は連続炉中で行うことができる。続いて、溶体化焼鈍が連続炉中で行われ、続いて、例えば室温に、急冷し、続いて約３〜７日間自然時効して、シート金属及びストリップを更なる加工のためにＴ４条件において安定した状態で利用可能にすることができる。Ｔ４条件においては、最大成形度をＡＡ６ｘｘｘ合金で一般に利用可能にすることができるので、Ｔ４条件は、シート金属の好ましい出発条件を構成する。本発明に係るアルミニウムストリップは、その従来法による製造のために高い費用効果で製造することができ、それでも硬化が少ない。
【００１６】
溶体化焼鈍中のアルミニウムストリップの温度は、好ましくは少なくとも４８０℃、好ましくは少なくとも５００℃で少なくとも２０秒間である。これらの溶体化焼鈍温度の場合には、本発明に係るストリップは、溶体化焼鈍中の温度及び持続時間の変動又は変化に鈍感であり、一定の溶液状態で用意されるアルミニウム合金ストリップを与えることができる。
【００１７】
本発明の更なる一教示によれば、上記目的は、本発明に係るアルミニウム合金ストリップから製造される自動車のシート金属体部品によって達成される。合金組成物により、アルミニウム合金ストリップを製造する従来の方法ステップは硬化傾向が低く、適度な強度特性を有するシート金属を提供するために十分であるので、シート金属体部品は、特に高い費用効果で利用可能にすることができる。シート金属体部品は、硬化傾向が低いため、連続使用中の降伏強度Ｒｐ０．２が少ししか増加しない。さらに、対応するアルミニウム合金ストリップは、再利用の点で肯定的な合金成分を含むＡＡ６ｘｘｘ合金でできた均一な合金構想を可能にする。このために、本発明に係るアルミニウム合金の銅、クロム及びチタンの低い割合が特に言及される。
【００１８】
好ましくは、シート金属体部品は、歩行者衝突保護のために提供されるシート金属、好ましくはウイングの一部、ボンネットの一部、又は乗物の屋根、屋根枠又は後部ドアである。歩行者衝突保護のために提供されるシート金属体部品は、万一衝突の場合に変形によって衝撃エネルギーを吸収し、衝突の衝撃を和らげるために、適度な降伏強度Ｒｐ０．２を持続的に持たなければならない。本発明に係るアルミニウム合金の硬化特性は、降伏強度Ｒｐ０．２の増加がシート金属体部品の耐用期間にわたって適度なままであるので、ここで有利である。さらに、シート金属の十分な強度レベルも与えられ、ウイング、ボンネット、後部ドア、乗物の屋根又は屋根枠用のシート金属部品を容易に取り扱うことができる。
【００１９】
更なる一教示によれば、乗物用アルミニウム合金の上記目的は、アルミニウム合金が重量％単位で以下の合金成分を含むことで達成される。
０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．５５重量％、
０．１５重量％≦Ｆｅ≦０．２５重量％、
Ｃｕ≦０．０６重量％、
０．２０重量％≦Ｍｎ≦０．４０重量％、好ましくは０．２５重量％≦Ｍｎ≦０．４０重量％、
０．３３重量％≦Ｍｇ≦０．４０重量％、
Ｃｒ≦０．０３重量％、
０．００５重量％≦Ｔｉ≦０．１０重量％、
残りは、Ａｌ及び個々に最大０．０５重量％、合計で最大０．１５重量％の不可避不純物である。
【００２０】
本発明に係るアルミニウム合金は、自動車工学における適用分野に必要な少なくとも１３０ＭＰａの引張強さレベルに加えて、硬化が著しく弱められ、公知のＡＡ６ｘｘｘアルミニウム合金に比べて降伏強度Ｒｐ０．２の増加が少ないことが見いだされた。特にアルミニウム合金を熱応力領域に適用する場合、本発明に係るアルミニウム合金は、類似の合金よりも硬化傾向が著しく低い。アルミニウム合金のシリコーン及びマグネシウムの割合は、一般に、本発明に係るアルミニウム合金の硬化の原因である。本発明に係るシリコーンとマグネシウムの厳密に均衡が保たれた含有量、ここでは、シリコーン０．４０重量％〜０．５５重量％とマグネシウム０．３３重量％〜０．４０重量％は、一方で、本発明に係るアルミニウム合金の十分な強度レベルを確保する。他方、鉄含有量０．１５重量％〜０．２５重量％と組み合わされたマンガン含有量０．２重量％〜０．４０重量％、０．２５重量％〜０．４重量％又は０．２０重量％〜０．３０重量％のために、過剰のシリコーンがＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ相の形成によって結合し、その結果、シリコーン含有粒子の沈殿による硬化に利用可能なシリコーンが減少する。その結果、既知のアルミニウム合金とは異なり、本発明に係るアルミニウム合金の硬化が減少し得る。好ましくは、シリコーン含有量は、硬化を抑制するために最大０．５０重量％に制限することもできる。銅は、一般に、アルミニウム合金の強度を増加させるために添加される。しかし、シリコーン、鉄、マンガン及びマグネシウムの均衡が保たれた含有量のために、これは、本発明によれば不要である。銅は、腐食性を損なう可能性もある。本発明に係るアルミニウム合金は、したがって、ほぼ銅を含まず、最大０．０６重量％の銅を有する。銅は再利用の場合にはしばしば望ましくない不純物でもあるので、結果としてアルミニウム合金の耐食性が改善されるだけでなく、アルミニウム合金の再利用も容易になる。アルミニウム合金の成形性を改善するために、クロム含有量は最大０．０３重量％に制限され、チタン含有量は０．００５重量％〜０．１０重量％に制限される。チタンは、アルミニウム合金の鋳造中の微粒化を向上させ、したがって、アルミニウム合金中に少なくとも０．００５重量％含まれる。微粒化のために、最大０．１０重量％のチタンが一般に含まれる。最大０．０３重量％のチタンを使用すると、良好な微粒化の場合にチタン含有量を最小限にすることができる。合金組成物の狭い限定的な範囲においては、特に熱応力の場合に長期の硬化が少ないことによって特徴づけられる、アルミニウム合金の特別な硬化特性が示されることが見いだされた。したがって、本発明に係るアルミニウム合金は、硬化が少ないため、自動車工学において、その明確なエネルギー吸収能力のために歩行者衝突保護に使用されるシート金属に使用するのに極めて適している。
【００２１】
本発明によれば、第１の実施形態に係るアルミニウム合金は、マンガン含有量が０．２５重量％〜０．３５重量％である。このマンガン含有量は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ相を形成することによって過剰のシリコーンを結合させるのに更に多量のマンガンが利用可能であるので、アルミニウム合金の硬化を更に減少させることができる。同時に、マンガンの更なる制限は、Ｔ４条件における強度の増加を相殺する。
【００２２】
本発明に係るアルミニウム合金の腐食挙動は、更なる一実施形態によれば、銅含有量が０．０５重量％未満、好ましくは最大０．０１重量％に減少することで改善させることができる。
【００２３】
本発明に係るアルミニウム合金の更なる一実施形態によれば、アルミニウム合金は０．４０重量％〜０．４８重量％のシリコーン含有量を有する。シリコーン含有量の上限のこの特定の減少は、沈殿に利用可能なシリコーン原子を減少させることによって、アルミニウム合金の硬化を更に減少させることができる。
【００２４】
本発明に係るアルミニウム合金の以下の実施形態によれば、アルミニウム合金は０．３５重量％〜０．４０重量％のマグネシウム含有量を有する。このマグネシウム含有量によって、アルミニウム合金は、同じ硬化特性を持ちながら、より高いＭｇ含有量のために、わずかに高い引張強さ及び改善された成形性を有することができる。
【００２５】
さらに、本発明を図面に関連して例示的実施形態に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るアルミニウム合金ストリップを製造するプロセスステップを示す図である。
【図２】Ｔ４条件から出発する異なる熱処理後の降伏強度値の変化を示す図である。
【図３】歩行者衝突保護に関連するシート金属体部品を有する自動車の模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、極めて模式的な図において、本発明に係るアルミニウム合金ストリップの製造方法の例示的一実施形態に関する方法の順序を示す。
【００２８】
ステップ１においては、圧延インゴットが、重量％単位で以下の合金成分を含む本発明に係るアルミニウム合金で最初に鋳造される。
０．４０重量％≦Ｓｉ≦０．５５重量％、好ましくは≦０．５０重量％、より好ましくは≦０．４８重量％、
０．１５重量％≦Ｆｅ≦０．２５重量％、
Ｃｕ≦０．０６重量％、
０．１５重量％≦Ｍｎ≦０．４０重量％、
０．３３重量％≦Ｍｇ≦０．４０重量％、
Ｃｒ≦０．０３重量％、
０．００５重量％≦Ｔｉ≦０．１０重量％、
残りは、Ａｌ及び個々に最大０．０５重量％、合計で最大０．１５重量％の不可避不純物である。
【００２９】
続いて、アルミニウム合金インゴットをステップ２に従って４５０℃〜５８０℃の温度で均質化する。均質化を少なくとも１時間行う。ステップ１に従って圧延インゴットを製造する代わりに、ステップ３に従って、鋳造ストリップを本発明に係るアルミニウム合金から直接鋳造することもできる。
【００３０】
ステップ４に従って、圧延インゴット又は鋳造ストリップを熱間圧延する。熱間圧延は、２８０℃〜５５０℃の温度で行われる。ホットストリップを次いで巻き取る。しかし、ホットストリップは、例えば、最後の２回の熱間圧延パスにおいて２３０℃未満の温度に急冷し、次いで巻き取って製造することもできる。本発明に係るアルミニウム合金からなるホットストリップをＴ４条件において提供するために、このようにして製造されたホットストリップを、ステップ５に従って、溶体化焼鈍、急冷及びそれに続く自然時効に供することもできる。
【００３１】
ホットストリップは、約２ｍｍ〜１２ｍｍの厚さを有することができる。ストリップからのシート金属部品の製造に最大成形性を付与するために、ステップ５に従って、ホットストリップをＴ４条件に移す。Ｔ４条件は、例えば、５３０℃で５分間の溶体化焼鈍、室温への急冷、及びそれに続く室温で７日間の自然時効によって達成することができる。この場合、比較的低いＭｇ及びＳｉ含有量のために、本発明に係るアルミニウム合金ストリップは、温度が少なくとも４８０℃、好ましくは少なくとも５００℃であるときには、溶体化焼鈍パラメータ、特に溶体化焼鈍温度に比較的鈍感であることが示された。
【００３２】
場合によっては、ホットストリップをまず冷間圧延６、続いて中間焼鈍７に供することができ、中間焼鈍７は、好ましくは、３００℃〜４５０℃の温度範囲で少なくとも３０分間バッチ炉中でコイルに対して行われる。しかし、中間焼鈍は、連続炉中で行うこともできる。中間焼鈍が必要である限り、続いてステップ８に従って最終厚さに冷間圧延する。さもなければ、冷間圧延６直後にも、ストリップをステップ９に従って溶体化焼鈍、室温への急冷、及び自然時効のために供給することができる。Ｔ４条件においてこのようにして製造されたアルミニウム合金ストリップは、最終厚さが一般に０．８ｍｍ〜２．５ｍｍであり、好ましくは自動車の車体構造に使用される。
【００３３】
６個の異なるアルミニウム合金をここで図１による方法によって加工した。これらの６個の異なるアルミニウム合金から、ステップ１に従って、圧延インゴットを連続鋳造法で鋳造し、続いてステップ２に従って５５０℃の温度で２時間均質化した。次いで、均質化した圧延インゴットをステップ４に従って２８０℃〜５５０℃の温度でホットストリップ厚さ８ｍｍに熱間圧延し、続いて室温に冷却した。得られたホットストリップをステップ６、７及び８に従って、中間厚さ３．５ｍｍで中間焼鈍し、最終厚さ１．０〜１．５ｍｍに冷間圧延した。中間焼鈍を最大温度３５０℃で１時間バッチ炉中で行った。
【００３４】
それらの合金成分を含む種々のアルミニウム合金を表１に示す。表１のすべての合金について、値を重量％単位で示す。以下は、すべての合金に当てはまる。残りは、Ａｌ及び個々に最大０．０５重量％、合計で最大０．１５重量％の不可避不純物である。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
すべての比較合金Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ及びＦは、Ｍｎ含有量が本発明に係る合金に比べて過度に低い。Ｓｉ、Ｆｅ及びＭｇ含有量と組み合わされた本発明に係るＭｎ含有量のみがＴ６又はＴ６ｘ条件においてアルミニウム合金の硬化を減少させると考えられる。合金Ａは、マグネシウムの割合も過度に低い。合金Ｆは、０．５９重量％で、過剰のシリコーンを含む。製造されたアルミニウム合金ストリップを最初に５３０℃で５分間の溶体化焼鈍、続いて室温で１週間の自然時効によってＴ４条件に移し、降伏強度Ｒｐ０．２と引張強さＲｍの両方を国際規格ＩＳＯ  ６８９２−１：２００９に従って圧延方向に対して横方向に測定した。注目すべきことに、降伏強度Ｒｐ０．２及び引張強さＲｍの過度に低い測定値が比較合金Ａで得られた。対応するアルミニウムシート金属は、歩行者の衝撃エネルギーを吸収するには軟らかすぎると考えられる。対照的に、比較合金Ｆは、Ｔ４条件において著しく過度に高い降伏強度値Ｒｐ０．２を既に有し、したがって歩行者衝突保護の領域で使用されるシート金属に最適ではない。
【００３７】
アルミニウム合金Ｄの本発明に係る例示的実施形態は、比較合金Ｂ及び比較合金Ｃと一緒に、圧延方向に対して横方向に測定された降伏強度Ｒｐ０．２が約５５ＭＰａ〜７０ＭＰａ、引張強さＲｍが１３０ＭＰａ〜１６０ＭＰａのＴ４条件において好ましい強度範囲にある。比較合金Ｅは、引張強さＲｍ及び降伏強度Ｒｐ０．２に関して合金Ｂ、Ｃ及びＤよりもわずかに劣る。Ｔ４条件における本発明に係る例示的実施形態及び比較例の測定値を表２に示す。比較例Ｆの降伏強度及び引張強さの過度に高い測定値は、本発明に係る例示的実施形態に比べて高いＳｉ含有量及び著しく低いマンガン含有量に由来する。比較例Ａの降伏強度又は引張強さに関する全体的な過度に低いレベルは、低いマグネシウム含有量０．２５重量％に由来する。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
本発明の比較例及び例示的実施形態の測定値をここで熱処理状態Ｔ６について表３に示す。Ｔ６熱処理は、溶体化焼鈍、急冷及び自然時効後の塗装及び２０５℃に３０分間加熱することによる塗料焼付けの効果をシミュレートする。表３が実際に示すところによれば、降伏強度及び引張強さの絶対的及び相対的増加に関して、特に合金Ｃの比較例と比較して、本発明に係る例示的実施形態は、これらの値の増加が最も少ないわけではないが、本発明に係るアルミニウム合金Ｄの例示的実施形態の引張強さＲｍ及び降伏強度Ｒｐ０．２の増加は小さいままであり、特に１０ＭＰａ未満である。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
本発明に係る例示的実施形態Ｄは、熱処理を調べる限り、硬化が著しく減少し、部品の長期熱応力を示している。長期挙動をＴ６ｘ熱処理条件によって測定した。Ｔ６ｘ条件は、上述したように、Ｔ６条件から出発して、続いて人工時効を８０℃で５００時間行うことによって達成される。８０℃で５００時間の人工時効は、熱応力の場合には、適用例、例えば自動車における、アルミニウム合金シート金属の実用をシミュレートするものである。熱はＡＡ６ｘｘｘ合金における硬化効果を高めるので、降伏強度の値は一般に比較的急激に増加する。
【００４２】
【表４】
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【００４３】
他の比較合金とは異なり、本発明に係る例示的実施形態Ｄは、８０℃で５００時間の時効後の降伏強度の増加が著しく減少する。降伏強度の絶対的増加が１９．５ＭＰａだけ著しく低いだけでなく、わずか３４重量％の降伏強度の相対的増加は、すべての他のアルミニウム合金の降伏強度の相対的又は絶対的増加よりも著しく低い。アルミニウム合金の長期挙動に関して、硬化の予期しない減少が認められ、これはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ相の形成に由来する。これらのＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ相は、アルミニウム合金の析出硬化に寄与せず、したがってシリコーン沈殿の効果を低下させると考えられる。
【００４４】
表５及び表６においては、アルミニウム合金ストリップを２％の冷間成形又は５％の冷間成形を含むＴ６条件において測定した。Ｔ６条件（２％）及びＴ６条件（５％）は、シート金属部品の変形とそれに続く塗装をシミュレートすると考えられる。このために、シート金属を１８５℃の温度で持続時間２０分間の熱処理に供する。
【００４５】
本発明に係るアルミニウム合金Ｄの例示的実施形態を、自動車工学の領域におけるシート金属の適用を指向した加工をシミュレートするこれらの熱処理の場合にも測定し、同様に、２％の冷間成形又は５％の冷間成形を含むＴ６条件において降伏強度Ｒｐ０．２の絶対的又は相対的増加に関して最小値であった。
【００４６】
Ｔ４条件から出発する降伏強度の相対的増加の測定値を図２のグラフに再度示す。本発明に係るアルミニウム合金のポジティブな硬化挙動は、特にＴ６ｘ条件における比較から残りの変形物と比較して例示的実施形態Ｄに基づいて読み取ることができる。
【００４７】
図３は、歩行者衝突保護のために提供される自動車のシート金属体部品を斜視図で模式的に示す。自動車のボンネット１０、ウイング１１、乗物の屋根又は屋根枠１２及び示した後部ドア１３は、原則的には、歩行者衝突保護用に設計されなければならないシート金属体部品である。したがって、それらは、特に長期熱応力でも依然として存在する特定のエネルギー吸収挙動を持たなければならない。歩行者衝突保護のために提供されるこれらのシート金属の部品が本発明に係るアルミニウム合金から製造される場合、シート金属の長期の硬化を熱応力領域においても減少させることができる。合金Ｄの本発明に係る例示的実施形態に基づいて認識されるように、本発明に係るアルミニウム合金から乗物の対応するシート金属体部品を製造することが有利である。というのは、それらは、特に有利な硬化挙動を有し、適度な降伏強度値及び引張強さ値を有するからである。
【００４８】
【表５】
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【００４９】
【表６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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